隨著航天技術(shù)對更大視場、更高分辨率的需求,線列紅外探測器規(guī)模越來越大,傳統(tǒng)的制冷機(jī)與紅外探測器單點(diǎn)耦合方式,已經(jīng)無法滿足超長線列紅外探測器芯片溫度均勻性的要求。結(jié)合國內(nèi)外多家研究單位的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)情況,對各類柔性冷鏈進(jìn)行了對比分析,從熱學(xué)性能及力學(xué)性能出發(fā),總結(jié)了各類柔性冷鏈設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及其適用性。 

【文章來源】：紅外技術(shù). 2020,42(01)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

“高分5號”衛(wèi)星長線列紅外探測器組件應(yīng)力卸載結(jié)構(gòu)圖（上圖）和焦平面結(jié)構(gòu)圖（下圖）Fig.1Stressunloadingstructure(up)andfocalplanestructure(down)ofGF-5satellitelinearinfrareddetectorcomponents

第42卷第1期Vol.42No.12020年1月鄧蔚等：超長線列紅外探測器與制冷機(jī)耦合的柔性冷鏈發(fā)展現(xiàn)狀Jan.202011圖1“高分5號”衛(wèi)星長線列紅外探測器組件應(yīng)力卸載結(jié)構(gòu)圖（上圖）和焦平面結(jié)構(gòu)圖（下圖）Fig.1Stressunloadingstructure(up)andfocalplanestructure(down)ofGF-5satellitelinearinfrareddetectorcomponents圖2上海技物所長線列紅外探測器杜瓦結(jié)構(gòu)圖Fig.2DewarstructureoflinearinfrareddetectordesignedbyShanghaiInstituteofTechnicalPhysics2柔性冷鏈的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1柔性冷鏈的國外研究現(xiàn)狀2.1.1柔性冷鏈的結(jié)構(gòu)柔性冷鏈作為冷量傳輸渠道，能夠更加靈活地分配冷量、隔絕振動，常應(yīng)用于各種空間項(xiàng)目中。對于柔性冷鏈，國外已經(jīng)做了大量的研究，并且已經(jīng)有了成熟的冷鏈設(shè)計(jì)、加工方法和檢測手段，柔性冷鏈按形狀結(jié)構(gòu)分類，可分為鏈狀、片狀、絲狀和部分異形冷鏈。各種類型的冷鏈結(jié)構(gòu)都是通過將冷鏈分割成多層薄片或多根導(dǎo)熱絲的方法，來減小冷鏈整體結(jié)構(gòu)的慣性矩來獲得結(jié)構(gòu)的低剛度。但不同結(jié)構(gòu)具有不同的應(yīng)用領(lǐng)域。鏈狀冷鏈采用絲狀材料編織而成的鏈狀結(jié)構(gòu)作為冷鏈的柔性部分，這種結(jié)構(gòu)的冷鏈具有3個(gè)方向的自由度，能夠在3個(gè)方向進(jìn)行自由運(yùn)動，但因鏈狀結(jié)構(gòu)制作工藝的問題，鏈狀冷鏈比較難保持高清潔度，容易在使用過程中產(chǎn)生多余物，同時(shí)因這種結(jié)構(gòu)表面積大，易吸附氣體，故鏈狀冷鏈不適在高清潔度和高真空度的環(huán)境下使用。

第42卷第1期紅外技術(shù)Vol.42No.12020年1月InfraredTechnologyJan.202012如圖3所示，目前鏈狀冷鏈主要有兩種：一種是采用高純度無氧銅絲編織而成的銅鏈，銅鏈能與銅熱接頭制成一體式冷鏈，并且制作工藝成熟，廣泛應(yīng)用在空間項(xiàng)目中，如表1所示為TAI（TechnologyApplicationsInc.）公司統(tǒng)計(jì)的使用過鏈狀銅冷鏈的空間項(xiàng)目，在空間項(xiàng)目中鏈狀冷鏈最常使用的方式是與剛性槽道熱管配合形成完整的熱量傳輸系統(tǒng)，如圖4為鏈狀銅冷鏈的裝配圖；一種是采用捆扎的碳纖維管束作為柔性部分，配合銅或鋁熱接頭的分體式柔性冷鏈，相比無氧銅，碳纖維在100K溫度以上具有更高的熱導(dǎo)率，更小的密度和剛度，是能夠替代鏈狀銅冷鏈的新型鏈狀冷鏈的制作材料，目前也已經(jīng)在空間項(xiàng)目中大規(guī)模使用，如表2所示為TAI公司統(tǒng)計(jì)的使用過碳纖維管束冷鏈的空間項(xiàng)目。圖3鏈狀柔性冷鏈：無氧銅鏈狀柔性冷鏈實(shí)物圖（左圖和中圖）、碳纖維管束鏈狀柔性冷鏈實(shí)物圖（右圖）Fig.3Chain-shapedflexiblethermallink:flexiblethermallinkofoxygen-freecopper(leftandmiddlepicture),flexiblethermallinkofcarbonfiberbundle(right)圖4鏈狀柔性冷鏈裝配圖Fig.4Assemblystructureofchainlikeflexiblethermallink表1采用銅冷鏈熱傳導(dǎo)的空間項(xiàng)目Table1SpaceitemsusingcopperthermallinkProjectnameLaunchtimeLockheedMartin/NOAA"sGOES-R2016.11NASA"sOSIRISREx2016.9NumerousDepartmentofDefenseSatellites2016-2018NOAA"sGOES-S/T/U2017-2018NASAJPL"sGRACE-FO2018OrbitalATK"sCignusOA-9Spacecraft2018.5NASA"sGEDISensor(onboardtheISS)2018.11Eumetsat"sMETEOS

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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